CN106091013B - 一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，应用于高推重比航空发动机。燃烧室的头部油气掺混器分为预燃级和主燃级，预燃级燃油通过中心直射喷嘴和预燃级预膜喷嘴进入预燃区，形成实心雾锥，增强预燃级火焰的稳定性。主燃级采用双排燃油喷射孔喷射燃油，其中内层燃油喷射孔将燃油喷入主燃级内旋流器空气通道，外层燃油喷射孔将燃油喷入主燃级外旋流器空气通道，从而在主燃级形成两个燃烧区，即内层主燃区和外层主燃区。内层主燃区的油气比大于外层主燃区，从而更容易被预燃级火焰引燃，内层主燃区进一步对外层主燃区起稳定作用。三个燃烧区之间的逐级稳燃，共同提高了高温升燃烧室的头部燃烧稳定性。

Description

一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构

技术领域

本发明涉及高推重比航空发动机领域，尤其涉及一种采用空气和燃油三级分层燃烧技术改善高温升燃烧室头部燃烧稳定性的燃烧室结构。

背景技术

目前航空发动机燃烧室主要向两个方向发展，一种为低污染燃烧室，主要应用在民用航空发动机上，以燃烧效率高、污染物排放(主要为氮氧化物、一氧化碳)低为主要技术特征，其典型代表是应用于GEnx发动机的TAPS燃烧室和应用于GE9x发动机上的TAPS II燃烧室。TAPS和TAPS II燃烧室采用分级分区燃烧的理念，通过将大部分燃油喷入主燃级，实现预混和部分预混燃烧，从而降低主燃区温度，进而降低了热力型氮氧化物排放。一小部分燃油通过预燃级供入燃烧室，预燃级喷嘴一般为离心或直射喷嘴，因此预燃级一般采用扩散燃烧方式来维持燃烧室在全工况范围内的燃烧稳定性。以TAPS系列燃烧室为代表的低污染燃烧室的预燃级和主燃级采用不同的燃烧方式，属于两级分层分区燃烧技术，其燃烧室头部进气量一般为40％～50％。

燃烧室发展的另一个方向是军用高温升燃烧室，提高燃烧室温升是提高发动机推重比的一种主要方法，第四代航空发动机的燃烧室温升一般超过1100℃。然而，提高燃烧室的温升必然需要大幅提升燃烧室的总油气比，这会带来燃烧室油气掺混困难、燃烧效率低、排气冒烟严重等技术难题。为了解决以上技术难题，一个简单的思路就是采用低污染燃烧室的分层分区燃烧技术，然而这会造成高温升燃烧室头部进气量高达60％～80％，从而带来主燃 级空气流量太大，预燃级难以对主燃级部分预混火焰进行有效稳定的技术挑战。

针对高温升燃烧室头部空气流量大、火焰难以稳定的问题，国内外学术界进行了大量研究，普遍认可进一步细化分层分区燃烧组织是解决这一难题的技术途径，由于技术封锁的原因，国内无法进一步获得国外高温升燃烧室的技术细节。。

发明内容

针对现有技术存在的缺点和不足，本发明要解决的技术问题是：针对现有采用两级分层分区燃烧技术的高温升燃烧室会面临头部空气流量较大、预燃级火焰难以对主燃级火焰有效稳定，继而严重限制了高温升燃烧室在不同燃烧负荷工况燃烧的鲁棒性的问题，本发明在两级分层分区燃烧技术的基础上，进一步细化主燃级和预燃级的分层燃烧组织，提出了主燃级火焰进一步分为两层、预燃级采用中心直射喷嘴与预膜喷嘴的组合喷嘴、总体为三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，从而解决采用分层分区燃烧技术的高温升燃烧室的燃烧稳定性问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，包括扩压器、燃烧室机匣、火焰筒、供油杆和头部油气掺混器，所述的扩压器位于燃烧室机匣的气流来流方向的前端；所述的燃烧室机匣包括燃烧室内机匣和燃烧室外机匣，两者均为环形；所述的火焰筒为环形，设置在燃烧室机匣内，并与燃烧室机匣同轴，包括火焰筒外环和火焰筒内环；所述的头部油气掺混器安装于气流来流方向的火焰筒前端壁，包括位于中心的预燃级组件和位于所述预燃级组件外围的主燃级组件，其特征在于：

所述的预燃级组件包括由内到外、同轴布置的中心直射喷嘴、预燃级 内旋流器、预燃级预膜喷嘴、预燃级外旋流器和预燃级收敛扩张段，其中，

所述的中心直射喷嘴包括圆柱段和圆锥段，燃油从圆锥段后端面以一定角度喷出，所述的预燃级内旋流器设置于中心直射喷嘴圆柱段的外围；

所述的预燃级预膜喷嘴包括预燃级预膜喷嘴内壁、预燃级预膜喷嘴外壁以及形成于两者之间的一环腔结构，所述预燃级预膜喷嘴内壁和预燃级预膜喷嘴外壁均包括一圆柱段和一向内收缩的圆锥段，所述的预燃级预膜喷嘴外壁的圆锥段的轴向长度大于预燃级预膜喷嘴内壁的圆锥段的轴向长度，从而在所述预燃级预膜喷嘴内壁和预燃级预膜喷嘴外壁的圆锥段之间形成一预燃级预膜唇口；

所述的预燃级预膜喷嘴内壁与中心直射喷嘴外表面构成了预燃级内旋流器的气流通道，该气流通道的出口直径小于入口直径；

所述的预燃级收敛扩张段包括沿轴向依次布置的收敛段、缓慢扩张段和快速扩张段；

所述的预燃级预膜喷嘴外壁与预燃级收敛扩张段的收敛段构成了预燃级外旋流器的空气通道，该通道的出口直径小于入口直径；

所述的主燃级组件包括由内到外环形布置的主燃级内旋流器、主燃级油腔、主燃级外旋流器，其中，

所述的主燃级内旋流器设置于主燃级内旋流空气通道中，所述主燃级内旋流空气通道设置于所述预燃级组件的外围，其内壁面和外壁面均为环形结构，主燃级内旋流空气通道的内壁面包括圆柱段和圆锥段，所述的主燃级内旋流器设置于主燃级内旋流空气通道的圆柱段上，所述主燃级内旋流空气通道的出口直径大于进口直径；

所述的主燃级外旋流器设置于主燃级外旋流空气通道中，所述主燃级外旋流空气通道包括内壁面和外壁面；

所述的主燃级油腔呈环形，由所述主燃级内旋流空气通道的外壁面和主燃级外旋流空气通道的内壁面包围而成，主燃级油腔尾部由两个圆锥面组成，在两个圆锥面上均设置有一定数量的燃油喷射孔，分别向主燃级外旋流空气通道和主燃级内旋流空气通道内喷射燃油；

所述的头部油气掺混器的主燃级组件与预燃级组件之间在径向上存在一定径向间隔，在此径向间隔上布置有冷却空气孔。

优选地，所述主燃级外旋流器为径向旋流器，包含一定数量的直叶片，所述主燃级外旋流空气通道的内壁面和外壁面均包括一径向段和一水平段，径向旋流器的叶片设置于主燃级外旋流空气通道内壁面和外壁面的径向段之间的空间中，气流首先径向进入主燃级外旋流空气通道，之后轴向流出。

优选地，所述主燃级外旋流器为轴向旋流器，包括一定数量的直叶片。

优选地，所述的预燃级内旋流器和预燃级外旋流器以及所述的主燃级内旋流器均为轴向旋流器，均包括一定数量的直叶片。

优选地，所述的主燃级外旋流空气通道的外壁面向外延伸形成一主燃级螺纹安装边，所述的头部油气掺混器通过所述主燃级螺纹安装边设置在火焰筒前端壁上。本专利发明的三级分层燃烧的高温升燃烧室结构中，空气经过四级旋流器进入火焰筒内部，燃油经过中心直射喷嘴、预燃级预膜喷嘴、主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔供入火焰筒，参与油气掺混和燃烧。其中，预燃级燃油的一部分通过中心直射喷嘴直接喷射进入预燃区，另一部分预燃级燃油经过预燃级预膜喷嘴在预燃级预膜喷嘴外壁的尾缘形成油膜，并在预燃级内旋流器和预燃级外旋流器旋转气流的剪切作用下雾化，与中心直射喷嘴喷射出的燃油形成雾化良好的实心雾锥，一起参与预燃级油气掺混；主燃级油腔内的主燃级燃油经过主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔分别向上喷入主燃级外旋流器空气通道和向下喷入主燃级内旋流器空气通道，在横向射流 空气的作用下雾化并与主燃级空气掺混，通过控制向下喷射的内层燃油喷射孔和向上喷射的外层燃油喷射孔的开孔面积比，就可控制进入主燃级内旋流器和主燃级外旋流器空气通道内的燃油流量之比，从而将主燃区分为内层主燃区和外层主燃区。

优选的，所述预燃级内旋流器的气流旋转方向与预燃级外旋流器的气流旋转方向相同或相反。

优选的，所述的预燃级外旋流器的气流旋转方向与主燃级内旋流器的气流旋转方向相同或相反。

优选的，所述的主燃级外旋流器的气流旋转方向与主燃级内旋流器的气流旋转方向相同或相反。

优选的，所述的预燃级收缩扩张段的扩张段长度与头部油气掺混器的轴向长度之比在0.3～0.5之间；主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔距主燃级外旋流器前侧壁面的轴向距离与主燃级轴向长度之比在0.4～0.7之间；主燃级组件与预燃级组件之间的径向间隔尺寸与主燃级螺纹安装边外径之比在0.05～0.1之间。

优选的，所述的主燃级两排燃油喷射孔的直径在0.3～0.8mm之间。

优选的，所述的主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔燃油喷射角度与所在圆锥面法线呈-30°～+30°。

优选的，所述的头部油气掺混器的预燃级的空气流量占头部总进气量的8％～15％，所述的头部油气掺混器的主燃级空气流量占头部总进气量的60％～80％，所述的预燃级内旋流器空气流量占预燃级空气流量的30％～50％，所述的主燃级内旋流器的空气流量占主燃级空气流量的35％～55％。

优选的，所述的头部油气掺混器的预燃级燃油总流量占燃烧室总供油量的15％～25％，主燃级燃油流量占燃烧室总供油量的75％～85％，所述的预燃 级中心直射喷嘴的燃油流量占预燃级供油量的30％～50％，所述的主燃级油腔尾部的内层燃油喷射孔的燃油流量占主燃级燃油总流量的50％-70％。

本发明的工作原理：本发明所涉及的一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，其头部油气掺混器分为中心的预燃级和外围的主燃级。其中，预燃级空气通过预燃级内旋流器和预燃级外旋流器进入预燃区，预燃级燃油通过中心直射喷嘴和预燃级预膜喷嘴进入预燃区，中心直射喷嘴的燃油直接喷入预燃区，预燃级预膜喷嘴形成的油膜在预燃级两级旋流器的剪切作用下雾化。中心直射喷嘴和预燃级预膜喷嘴喷出的燃油在预燃区形成雾化均匀的实心雾锥，有利于预燃级火焰的稳定；并且，由于预燃级燃油喷射采用了预燃级预膜喷嘴，这大大提高了喷嘴调节比，使预燃级能够在较宽燃油流量范围内保持较高的雾化质量，这同样有利于维持燃烧稳定。

主燃级空气通过同轴布置的主燃级内旋流器和主燃级外旋流器进入主燃区，燃油通过位于主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔分别喷入主燃级内旋流器和主燃级外旋流器的空气通道，控制主燃级内层燃油喷射孔与主燃级外层燃油喷射孔的开孔面积之比，从而在主燃级内旋流器空气通道和主燃级外旋流器空气通道内形成不同油气比(当量比)的油气掺混物，进而形成内层主燃区和外层主燃区，为了保证主燃级火焰的稳定性，一般内层主燃区的油气比大于外层主燃区的油气比。通过以上方式，在主燃区形成两级分层燃烧，从而提高主燃级的燃烧稳定性。

采用三级分层燃烧技术的高温升燃烧室在工作时的燃油控制规律如下：在慢车及以下的低负荷工况，燃油只供入到预燃级的中心直射喷嘴和预燃级预膜喷嘴，在预燃区形成雾化良好的实心雾锥，从而改善预燃级火焰的稳定性；在慢车以上直到大车的高负荷工况，预燃级和主燃级同时供油，由于主燃级内层燃油喷射孔的燃油流量大于主燃级的外层燃油喷射孔流量，因此内 层主燃区的油气比大于外层主燃区的油气比，预燃区的火焰能够较好的引燃并稳定内层主燃区内的较富油气混合物，内层主燃区的火焰进一步对外层主燃区的较贫火焰起到稳定作用，达到通过三级分层燃烧来改善高温升燃烧室火焰稳定性的目的。

本发明与现有技术相比所具有的优点：

(1)本发明所涉及的一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，其预燃级采用中心直射喷嘴和预燃级预膜喷嘴同时供油，匹配两级空气旋流器，可以使预燃级在较为宽广的燃油流量范围内形成雾化良好的实心雾锥，从而有效提高预燃级的燃烧稳定性。

(2)本发明所涉及的一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，其主燃级采用位于主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔供油，其中主燃级内层燃油喷射孔喷出的燃油与主燃级内旋流器的空气混合，主燃级外层燃油喷射孔喷出的燃油与主燃级外旋流器的空气混合。控制主燃级内层燃油喷射孔与主燃级外层燃油喷射孔的开孔面积比例，就能在主燃级内层和主燃级外层形成较富的内层主燃区和较贫的外层主燃区，较富的内层主燃区更容易被预燃级火焰引燃并稳定，这提高了主燃级的燃烧稳定性。

(3)本发明所涉及的一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，预燃区能够形成在宽广范围内有效稳定的预燃级火焰，进而预燃级火焰能对内层主燃区火焰进行有效稳定，内层主燃区火焰对外层主燃区火焰起稳定作用，从内到外，层层稳定，有效提高了高温升燃烧室的头部燃烧稳定性。

附图说明

图1是本发明的三级分层燃烧的高温升燃烧室结构示意图；

图2是本发明的三级分层燃烧的高温升燃烧室结构的头部油气掺混器的一种结构示意图；

图3是头部油气掺混器的预燃级组件结构图；

图4是头部油气掺混器的主燃级组件结构图；

图5是头部油气掺混器的主燃级的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

如图1所示，本发明的三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，包括设置于燃烧室头部的扩压器1、燃烧室内机匣2、燃烧室外机匣3、燃烧室出口4、燃油供油杆5、火焰筒外环6、火焰筒内环7和头部油气掺混器8。通过扩压器1进入燃烧室的空气分为三股，一股从火焰筒外环6进入燃烧室，用于冷却火焰筒外环6；一股从火焰筒内环7进入燃烧室，用于冷却火焰筒内环7；其余空气全部从头部油气掺混器8进入火焰筒参与燃烧。燃油经过燃油供油杆5供入头部油气掺混器8，在头部油气掺混器8的组织下，燃油与空气分区掺混并燃烧，产生的高温燃气经由燃烧室出口4流出。

图2为头部油气掺混器8的一种结构示意图，头部油气掺混器8包括预燃级组件12和主燃级组件13。其中，预燃级组件12将流经预燃级的燃油和空气掺混并进入预燃区9燃烧，主燃级组件13将流经主燃级的空气和燃油掺混并进入内层主燃区10和外层主燃区11进行燃烧。

图3为头部油气掺混器8的预燃级组件12的详细结构，包括中心直射喷 嘴14，预燃级内旋流器15，预燃级预膜喷嘴16，预燃级预膜唇口18，预燃级外旋流器17，预燃级收敛扩张段19。其中，中心直射喷嘴14喷出的中心雾锥20直接进入预燃区9，预燃级预膜喷嘴16喷出的燃油在流经预燃级内旋流器15和预燃级外旋流器17的空气剪切作用下雾化，形成预膜雾锥21，中心雾锥20与预膜雾锥21相结合形成雾化良好的实心雾锥，从而有利于预燃级火焰的稳定可靠燃烧。预燃级收敛扩张段19包括收敛段191、缓慢扩张段192和快速扩张段193，其中缓慢扩张段192和快速扩张段193用于引导预燃级火焰向外扩张，从而稳定内层主燃区10中的火焰。

图4为头部油气掺混器8的主燃级组件13的详细结构，包括主燃级内旋流器23，主燃级外旋流器25，以及位于两者之间的主燃级油腔24，主燃级螺纹安装边26，主燃级外层燃油喷射孔27和主燃级内层燃油喷射孔29。其中，主燃级内旋流器23为轴向旋流器(气流方向轴向)，包括若干数量径向直叶片，主燃级外旋流器25为径向旋流器(气流方向径向)，包括若干数量轴向直叶片。主燃级油腔24位于主燃级内旋流器23和主燃级外旋流器25之间，具体形状依结构而定。主燃级油腔24尾缘由两个圆锥面构成，圆锥面上设置有两排燃油喷射孔，分别是向主燃级内旋流器23空气通道内喷射燃油的主燃级内层燃油喷射孔29，以及向主燃级外旋流器25空气通道内喷射燃油的主燃级外层燃油喷射孔27。内层燃油喷射孔29喷射的内层多点喷射燃油30在流经主燃级内旋流器23的空气横向射流作用下被雾化，外层燃油喷射孔27喷射的外层多点喷射燃油28在流经主燃级外旋流器25的空气作用下雾化。控制主燃级内层燃油喷射孔29和外层燃油喷射孔27的燃油量，就可以控制内层主燃区10的油气比大于外层主燃区11的油气比，从而提高主燃级的燃烧稳定性。主燃级组件13与预燃级组件12之间存在一定径向间隔，其上布置有冷却孔22，用于冷却此处壁面。主燃级螺纹安装边26用于将头部 油气掺混器8与火焰筒外环6和火焰筒内环7之间连接。

图5为本发明所涉及的头部油气掺混器8主燃级13的另一种实现方式，与图4所示实现方式的区别主要在于，图4中主燃级外旋流器25采用径向旋流器的结构形式，而图5中主燃级外旋流器25’采用轴向旋流器结构。对比图4中主燃级油腔24，图5中的主燃级油腔24’的结构也有相应更改，从而适应双级轴向旋流器的结构布局。

当燃烧室工作于低功率状态时，只有预燃级组件12的中心直射喷嘴14和预燃级预膜喷嘴16供油，主燃级油腔24、24’不供油，此时预燃级形成的实心雾锥使预燃级火焰稳定在预燃区9。当燃烧室功率升高时，主燃级和预燃级同时供油，主燃级内层燃油喷射孔29和外层燃油喷射孔27形成的内层多点喷射燃油30和外层多点喷射燃油28在与空气掺混过程中，形成内层主燃区10和外层主燃区11。预燃区9对内层主燃区10起到稳燃作用，内层主燃区10对外层主燃区11起到稳定作用。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三级分层燃烧的高温升燃烧室结构，包括扩压器、燃烧室机匣、火焰筒、供油杆和头部油气掺混器，所述的扩压器位于燃烧室机匣的气流来流方向的前端；所述的燃烧室机匣包括燃烧室内机匣和燃烧室外机匣，两者均为环形；所述的火焰筒为环形，设置在燃烧室机匣内，并与燃烧室机匣同轴，包括火焰筒外环和火焰筒内环；所述的头部油气掺混器安装于气流来流方向的火焰筒前端壁，包括位于中心的预燃级组件和位于所述预燃级组件外围的主燃级组件，其特征在于：

--所述的预燃级组件包括由内到外、同轴布置的中心直射喷嘴、预燃级内旋流器、预燃级预膜喷嘴、预燃级外旋流器和预燃级收敛扩张段，其中，

所述的中心直射喷嘴包括圆柱段和圆锥段，燃油从圆锥段后端面以一定角度喷出，所述的预燃级内旋流器设置于中心直射喷嘴圆柱段的外围；

所述的预燃级预膜喷嘴包括预燃级预膜喷嘴内壁、预燃级预膜喷嘴外壁以及形成于两者之间的一环腔结构，所述预燃级预膜喷嘴内壁和预燃级预膜喷嘴外壁均包括一圆柱段和一向内收缩的圆锥段，所述的预燃级预膜喷嘴外壁的圆锥段的轴向长度大于预燃级预膜喷嘴内壁的圆锥段的轴向长度，从而在所述预燃级预膜喷嘴内壁和预燃级预膜喷嘴外壁的圆锥段之间形成一预燃级预膜唇口；

所述的预燃级预膜喷嘴内壁与中心直射喷嘴外表面构成了预燃级内旋流器的气流通道，该气流通道的出口直径小于入口直径；

所述的预燃级收敛扩张段包括沿轴向依次布置的收敛段、缓慢扩张段和快速扩张段；

所述的预燃级预膜喷嘴外壁与预燃级收敛扩张段的收敛段构成了预燃级外旋流器的空气通道，该通道的出口直径小于入口直径；

--所述的主燃级组件包括由内到外环形布置的主燃级内旋流器、主燃级油腔、主燃级外旋流器，其中，

所述的主燃级内旋流器设置于主燃级内旋流空气通道中，所述主燃级内旋流空气通道设置于所述预燃级组件的外围，其内壁面和外壁面均为环形结构，主燃级内旋流空气通道的内壁面包括圆柱段和圆锥段，所述的主燃级内旋流器设置于主燃级内旋流空气通道内壁面的圆柱段上，所述主燃级内旋流空气通道的出口直径大于进口直径；

所述的主燃级外旋流器设置于主燃级外旋流空气通道中，所述主燃级外旋流空气通道包括内壁面和外壁面；

所述的主燃级油腔呈环形，由所述主燃级内旋流空气通道的外壁面和主燃级外旋流空气通道的内壁面包围而成，主燃级油腔尾部由两个圆锥面组成，在两个圆锥面上均设置有一定数量的燃油喷射孔，分别向主燃级外旋流空气通道和主燃级内旋流空气通道内喷射燃油；

所述的头部油气掺混器的主燃级组件与预燃级组件之间在径向上存在一定径向间隔，在此径向间隔上布置有冷却空气孔。

2.根据权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于，所述主燃级外旋流器为径向旋流器，包含一定数量的直叶片，所述主燃级外旋流空气通道的内壁面和外壁面均包括一径向段和一水平段，径向旋流器的叶片设置于主燃级外旋流空气通道内壁面和外壁面的径向段之间的空间中，气流首先径向进入主燃级外旋流空气通道，之后轴向流出，

或，

所述主燃级外旋流器为轴向旋流器，包括一定数量的直叶片。

3.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于，所述的预燃级内旋流器和预燃级外旋流器以及所述的主燃级内旋流器均为轴向旋流器，均包括一定数量的直叶片。

4.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于，所述的主燃级外旋流空气通道的外壁面向外延伸形成一主燃级螺纹安装边，所述的头部油气掺混器通过所述主燃级螺纹安装边设置在火焰筒前端壁上。

5.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于：所述预燃级内旋流器的气流旋转方向与预燃级外旋流器的气流旋转方向相同或相反；所述的预燃级外旋流器的气流旋转方向与主燃级内旋流器的气流旋转方向相同或相反；所述的主燃级外旋流器的气流旋转方向与主燃级内旋流器的气流旋转方向相同或相反。

6.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于：所述的预燃级收缩扩张段的扩张段长度与头部油气掺混器的轴向长度之比在0.3～0.5之间；主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔距主燃级外旋流器前侧壁面的轴向距离与主燃级轴向长度之比在0.4～0.7之间；主燃级与预燃级之间的径向间隔尺寸与主燃级螺纹安装边外径之比在0.05～0.1之间。

7.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于：所述的主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔的直径在0.3～0.8mm之间。

8.根据上述权利要求1所述的燃烧室结构，其特征在于：所述的主燃级油腔尾部的两排燃油喷射孔燃油喷射角度与所在圆锥面法线呈-30°～+30°。

9.根据上述权利要求1至8任一项所述的燃烧室结构，其特征在于：所述的头部油气掺混器的预燃级的空气流量占头部总进气量的8％～15％，所述的头部油气掺混器的主燃级空气流量占头部总进气量的60％～80％，所述的预燃级内旋流器空气流量占预燃级空气流量的30％～50％，所述的主燃级内旋流器的空气流量占主燃级空气流量的35％～55％。

10.根据上述权利要求1至8任一项所述的燃烧室结构，其特征在于：所述的头部油气掺混器的预燃级燃油总流量占燃烧室总供油量的15％～25％，主燃级燃油流量占燃烧室总供油量的75％～85％，所述的预燃级中心直射喷嘴的燃油流量占预燃级供油量的30％～50％，所述的主燃级油腔尾部的内层燃油喷射孔的燃油流量占主燃级燃油总流量的50％～70％。